CN114172488A - 一种低附加相移的数控衰减器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种低附加相移的数控衰减器，包括：第一级衰减电路，用于实现对射频信号的第一次衰减；级间串联电感，用于连接所述第一级衰减电路和所述第二级衰减电路，并将所述第一级衰减电路衰减后的射频信号传递至所述第二级衰减电路；第二级衰减电路，用于接收第一级衰减电路衰减后的射频信号实现对射频信号的第二次衰减。本申请采用带有并联尾电容相位补偿的T型和π型开关衰减网络结构作为两级衰减电路，减小数控衰减器的附加相移，并在T型和π型开关衰减网络间添加串联电感，消除两级衰减电路的阻抗失配，降低级间相互干扰，采用了单电感式的级间匹配网络，相较于传统的LC级间匹配网络更为简洁，对信号的损耗更小，同时拥有更大的工作带宽。
Description
技术领域
本申请涉及衰减器技术领域，更具体地，本申请涉及一种低附加相移的数控衰减器。
背景技术
在相控阵系统中，为保证接收机工作在大的信号动态范围内而不会发生信道阻塞，需要加入信号幅度调节电路。数控衰减器以其高线性度、低功耗、宽带特性和较为方便的可配置性，具有广泛的应用。随着信息技术的发展，系统对衰减器的性能提出了更高的要求，在保证衰减精度的同时还要具备较小的附加相移。传统的衰减器电路中，由于开关晶体管存在寄生电容，使得衰减器的衰减态相比于基态产生一定的附加相移，随着工作频率的提升，附加相移的影响会更加严重。
发明内容
为了解决传统的衰减器电路中由于开关晶体管存在寄生电容，使得衰减器的衰减态相比于基态产生一定的附加相移，随着工作频率的提升，附加相移的影响会更加严重的问题，本申请提供一种低附加相移的数控衰减器，包括：
第一级衰减电路，用于实现对射频信号的第一次衰减；
级间串联电感，用于连接所述第一级衰减电路和所述第二级衰减电路，并将所述第一级衰减电路衰减后的射频信号传递至所述第二级衰减电路；
第二级衰减电路，用于接收第一级衰减电路衰减后的射频信号实现对射频信号的第二次衰减。
在一个具体实施例中，所述级间串联电感的第一端连接所述第一级衰减电路，第二端连接所述第二级衰减电路
在一个具体实施例中，所述第一级衰减电路包括：
第一开关元件、第二开关元件、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第一电容器；
所述第一开关元件的控制端接入第一控制信号，第一端接入射频信号，第二端与所述级间串联电感连接；
所述第一电阻器的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，第二端与所述第一开关元件的第二端连接；
所述第二电阻器的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，第二端与所述第二开关元件的第二端连接；
所述第三电阻器的第一端与所述第一开关元件的第二端连接，第二端与所述第二开关元件的第二端连接；
所述第四电阻器的第一端与所述第二开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第一电容器的第一端与所述第二开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第二开关元件的控制端接入第二控制信号。
在一个具体实施例中，所述第二级衰减电路包括：
第三开关元件、第四开关元件、第五开关元件、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第二电容器和第三电容器；
所述第三开关元件的控制端接入第三控制信号，第一端与所述级间串联电感连接，第二端输出射频信号；
所述第四开关元件的控制端接入第四控制信号，第二端与所述第三开关元件的第一端连接；
所述第五开关元件的控制端接入第四控制信号，第二端与所述第三开关元件的第二端连接；
所述第五电阻器的第一端与所述第三开关元件的第一端连接，第二端与所述第三开关元件的第二端连接；
所述第六电阻器的第一端与所述第四开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第二电容器的第一端与所述第四开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第七电阻器的第一端与所述第五开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第三电容器的第一端与所述第五开关元件的第一端连接，第二端接地。
在一个具体实施例中，所述开关元件为三极管。
在一个具体实施例中，所述开关元件为MOS管。
在一个具体实施例中，所述开关元件的第一端为所述三极管的集电极，第二端为所述三极管的发射级。
在一个具体实施例中，所述开关元件的第一端为所述MOS管的源极，第二端为所述MOS管的漏极。
在一个具体实施例中，所述三极管为PNP型或NPN型。
在一个具体实施例中，所述MOS管为PMOS管或NMOS管。
本申请的有益效果如下：
本申请提供一种低附加相移的数控衰减器，包括一个RC并联谐振式的相位补偿网络，使得谐振频率处衰减态和参考态相位差产生一个峰值，之后两者的相位差逐渐缩小直至在某频率处变为零，选择合适的RC参数，使得相位差为零的频点落在衰减器的目标频段内，从而将衰减器的附加相移优化到最佳状态，本申请采用了单电感式的级间匹配网络，相较于传统的LC级间匹配网络，该结构更为简洁，对信号的损耗更小，同时拥有更大的工作带宽；此外，该衰减器整体结构简单，RC并联网络和单电感匹配网络的添加对衰减器的衰减值影响极小，可在不恶化衰减精度的前提下减小附加相移。。并且本申请采用带有并联尾电容相位补偿的T型和π型开关衰减网络结构作为两级衰减电路，减小数控衰减器的附加相移，在T型和π型开关衰减网络间添加串联电感，消除两级衰减电路的阻抗失配，降低级间相互干扰。
附图说明
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出根据本申请一个实施例的低附加相移的数控衰减器的电路图。
图2示出根据本申请一个实施例的附加相移测试曲线图。
具体实施方式
在下述的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为解决现有技术中存在的问题，本申请提供一种低附加相移的数控衰减器，包括，
第一级衰减电路，用于实现对射频信号的第一次衰减；
级间串联电感，用于连接所述第一级衰减电路和所述第二级衰减电路，并将所述第一级衰减电路衰减后的射频信号传递至所述第二级衰减电路；
第二级衰减电路，用于接收第一级衰减电路衰减后的射频信号实现对射频信号的第二次衰减。
在一个具体实施例中，所述低附加相移的数控衰减器的电路图，如图1所示；
所述级间串联电感L0的第一端连接所述第一级衰减电路，第二端连接所述第二级衰减电路
所述第一级衰减电路包括：
第一开关元件M1、第二开关元件M2、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4和第一电容器C1；
所述第一开关元件M1的控制端接入第一控制信号VC1+，第一端接入射频信号RFin，第二端与所述级间串联电感L0连接；
所述第一电阻器R1的第一端与所述第一开关元件M1的第一端连接，第二端与所述第一开关元件M1的第二端连接；
所述第二电阻器R2的第一端与所述第一开关元件M1的第一端连接，第二端与所述第二开关元件M2的第二端连接；
所述第三电阻器R3的第一端与所述第一开关元件M1的第二端连接，第二端与所述第二开关元件M2的第二端连接；
所述第四电阻器R4的第一端与所述第二开关元件M2的第一端连接，第二端接地；
所述第一电容器C1的第一端与所述第二开关元件M2的第一端连接，第二端接地；
所述第二开关元件M2的控制端接入第二控制信号VC1-。
在一个具体实施例中，所述第二级衰减电路包括：
第三开关元件M3、第四开关元件M4、第五开关元件M5、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第二电容器C2和第三电容器C3；
所述第三开关元件M3的控制端接入第三控制信号VC2+，第一端与所述级间串联电感L0连接，第二端输出射频信号RFout；
所述第四开关元件M4的控制端接入第四控制信号VC2-，第二端与所述第三开关元件M3的第一端连接；
所述第五开关元件M5的控制端接入第四控制信号VC2-，第二端与所述第三开关元件M3的第二端连接；
所述第五电阻器R5的第一端与所述第三开关元件M3的第一端连接，第二端与所述第三开关元件M3的第二端连接；
所述第六电阻器R6的第一端与所述第四开关元件M4的第一端连接，第二端接地；
所述第二电容器C2的第一端与所述第四开关元件M4的第一端连接，第二端接地；
所述第七电阻器R7的第一端与所述第五开关元件M5的第一端连接，第二端接地；
所述第三电容器C3的第一端与所述第五开关元件M5的第一端连接，第二端接地。在一个具体实施例中，所述开关元件为三极管。所述开关元件的第一端为所述三极管的集电极，第二端为所述三极管的发射级。所述三极管可以为PNP型或NPN型。
在另一个具体实施例中，所述开关元件还可以为MOS管。所述开关元件的第一端为所述MOS管的源极，第二端为所述MOS管的漏极。所述MOS管为PMOS管或NMOS管。
在一个具体实施例中，上述第一控制信号VC1+、第二控制信号VC1-、第三控制信号VC2+和第四控制信号VC2-由外部电路提供。
根据本申请的一个具体实施例，对本申请提供的一种低附加相移的数控衰减器的附加相移进行了测试，如图2所示，不同的RC参数衰减态不同，选择合适的RC参数，使得相位差为零的频点落在衰减器的目标频段内，从而将衰减器的附加相移优化到最佳状态。
本申请采用带有并联尾电容相位补偿的T型和π型开关衰减网络结构作为两级衰减电路，减小数控衰减器的附加相移，在T型和π型开关衰减网络间添加串联电感，消除两级衰减电路的阻抗失配，降低级间相互干扰。通过RC并联谐振式的相位补偿网络，使得谐振频率处衰减态和参考态相位差产生一个峰值，之后两者的相位差逐渐缩小直至在某频率处变为零，同时采用单电感式的级间匹配网络，相较于传统的LC级间匹配网络，该结构更为简洁，对信号的损耗更小，拥有更大的工作带宽；此外，该衰减器整体结构简单，RC并联网络和单电感匹配网络的添加对衰减器的衰减值影响极小，可在不恶化衰减精度的前提下减小附加相移。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种低附加相移的数控衰减器，其特征在于，包括：
第一级衰减电路，用于实现对射频信号的第一次衰减；
级间串联电感，用于连接所述第一级衰减电路和所述第二级衰减电路，并将所述第一级衰减电路衰减后的射频信号传递至所述第二级衰减电路；
第二级衰减电路，用于接收第一级衰减电路衰减后的射频信号实现对射频信号的第二次衰减。
2.根据权利要求1所述的数控衰减器，其特征在于，
所述级间串联电感的第一端连接所述第一级衰减电路，第二端连接所述第二级衰减电路。
3.根据权利要求1所述的数控衰减器，其特征在于，所述第一级衰减电路包括：
第一开关元件、第二开关元件、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器和第一电容器；
所述第一开关元件的控制端接入第一控制信号，第一端接入射频信号，第二端与所述级间串联电感连接；
所述第一电阻器的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，第二端与所述第一开关元件的第二端连接；
所述第二电阻器的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，第二端与所述第二开关元件的第二端连接；
所述第三电阻器的第一端与所述第一开关元件的第二端连接，第二端与所述第二开关元件的第二端连接；
所述第四电阻器的第一端与所述第二开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第一电容器的第一端与所述第二开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第二开关元件的控制端接入第二控制信号。
4.根据权利要求1所述的数控衰减器，其特征在于，所述第二级衰减电路包括：
第三开关元件、第四开关元件、第五开关元件、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第二电容器和第三电容器；
所述第三开关元件的控制端接入第三控制信号，第一端与所述级间串联电感连接，第二端输出射频信号；
所述第四开关元件的控制端接入第四控制信号，第二端与所述第三开关元件的第一端连接；
所述第五开关元件的控制端接入第四控制信号，第二端与所述第三开关元件的第二端连接；
所述第五电阻器的第一端与所述第三开关元件的第一端连接，第二端与所述第三开关元件的第二端连接；
所述第六电阻器的第一端与所述第四开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第二电容器的第一端与所述第四开关元件的第一端连接，第二端接地；所述第七电阻器的第一端与所述第五开关元件的第一端连接，第二端接地；
所述第三电容器的第一端与所述第五开关元件的第一端连接，第二端接地。
5.根据权利要求3或4所述的数控衰减器，其特征在于，
所述开关元件为三极管。
6.根据权利要求3或4所述的数控衰减器，其特征在于，
所述开关元件为MOS管。
7.根据权利要求5所述的数控衰减器，其特征在于，
所述开关元件的第一端为所述三极管的集电极，第二端为所述三极管的发射极。
8.根据权利要求6所述的数控衰减器，其特征在于，
所述开关元件的第一端为所述MOS管的源极，第二端为所述MOS管的漏极。
9.根据权利要求5所述的数控衰减器，其特征在于，
所述三极管为PNP型或NPN型。
10.根据权利要求6所述的数控衰减器，其特征在于，
所述MOS管为PMOS管或NMOS管。
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|---|---|---|---|
| CN202111311431.6A CN114172488A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种低附加相移的数控衰减器 |
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| CN202111311431.6A Pending CN114172488A (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 一种低附加相移的数控衰减器 |
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| CN (1) | CN114172488A (zh) |
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